一种BDS/GPS双系统融合导航的快速选星方法

发布时间：2022-01-27 03:48

　　针对全球导航卫星系统运算量急剧增加的问题,提出一种BDS/GPS双系统快速选星算法.该算法以最佳星座配置法和底座中心法为基础,针对多系统的特点制定选星策略,并对算法进行实验验证.实验结果表明,该算法在保证定位精度基础上有效减少了定位解算的运算量. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2017,51(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图１底座中心法投影图Ｆｉｇ．１Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｄｒａｗｉｎｇｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｃｅｎｔｅｒ

涉及１次矩阵乘法和１次矩阵求逆运算，计算量大、解算时间长、实时性差．而本文提出的选星算法仅涉及角度的计算，方法简单易行，计算复杂度低，选星所用时间短，实时性更好．４实验验证与结果分析实验系统由ＮｏｖＡｔｅｌ公司的ＯＥＭ－６１５接收机板、双频接收天线与便携式电脑组成．ＧＰＳ和ＢＤＳ导航原始数据的采样频率为１Ｈｚ．实验在上海交通大学电信群楼２号楼顶进行．实验所用数据于２０１５年８月１５日上午８：００～９：００采集．如图２所示，当时天上有１０～１１颗ＢＤＳ卫星和７～９颗ＧＰＳ卫星．图２可见卫星数量Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｖｉｓｉｂｌｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ某时刻ＢＤＳ可见卫星数是１０颗，ＧＰＳ可见卫星数是８颗，首先计算卫星的仰角和方位角，然后按最佳星座配置法选取５颗天顶星，即ＢＤＳ６、ＢＤＳ８、ＢＤＳ１２、ＧＰＳ６和ＧＰＳ１７．底座卫星平面投影如图３所示．按底座中心法选取的卫星为ＢＤＳ４、ＢＤＳ５、ＧＰＳ３和ＧＰＳ１２．整个时刻的ＧＤＯＰ和在Ｍａｔｌａｂ运算平台上的计算消耗分别如图４和５所示．表２为用ＢＤＳ和ＧＰＳ数据的４种算法的平均ＧＤＯＰ和平均计算消耗．用各种选星算法选星后三维定位误差如图６所示，它们的均方根误差ＲＭＳＥ如表３所示．由图６和表３可知，本文提出的快速选星算法在保证用户定位精度的前提下，ＧＤＯＰ和计算消耗令人满意．表４列出了基于３次实验得出的ＧＤＯＰ和计算消耗以

第６期公才赫，等：一种ＢＤＳ／ＧＰＳ双系统融合导航的快速选星方法６４５图３底座星的平面投影图Ｆｉｇ．３Ｐｌａｎａｒｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ图４４种算法的ＧＤＯＰ比较Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ４ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒＧＤＯＰｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ图５４种算法的计算消耗比较Ｆｉｇ．５Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ４ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅ图６用４种选星算法选星后的定位精度Ｆｉｇ．６Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙａｆｔｅｒｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇｅａｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ表２４种算法平均ＧＤＯＰ和平均计算消耗比较Ｔａｂ．２ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｖｅｒａｇｅＧＤＯＰａｎｄａｖｅｒａｇｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｆｏｕｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ算法ＧＤＯＰ计算消耗／ｍｓ六星法７．９６７４．５９９ＧＤＯＰ贡献法４．８６９３．５０３最小ＧＤＯＰ法２．０５２１．３２３×１０３快速选星法２．２７００．６４３表３用４种选星算法选星后定位精度比较Ｔａｂ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｅｒｒｏｒｓａｆｔｅｒｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｅｌｅｃ－ｔｉｎｇｕｓｉｎｇｅａｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ算法ＲＭＳＥ／ｍＸＹＺ３Ｄ六星法３．５５３１４．２３８５．４０５１５．６３９ＧＤＯＰ贡献法１．６７２２．３２７４．００１４．９２１最小ＧＤＯＰ法０．８０７２．７３９５．１４５５．８８４快速选星法０．４１１１．９６９０．１７

【参考文献】：
期刊论文
[1]组合卫星导航系统的快速选星方法[J]. 霍航宇,张晓林.  北京航空航天大学学报. 2015(02)
[2]基于高度角和方位角的选星方法[J]. 吴瑞祥,蔡体菁.  舰船电子工程. 2009(11)
[3]多卫导组合系统的快速选星算法研究[J]. 金玲,黄智刚,李锐,马颖莉.  电子学报. 2009(09)
[4]一种新的GPS星座选择算法[J]. 卓宁.  宇航计测技术. 2009(02)
[5]提高卫星导航定位精度和实时性的选星算法[J]. 丛丽,谈展中.  系统工程与电子技术. 2008(10)
[6]GPS中一种选星方法及实验分析[J]. 袁社旺,卓宁.  中国惯性技术学报. 2008(04)

硕士论文
[1]多系统卫星导航兼容接收机关键技术研究[D]. 吴清波.国防科学技术大学 2011



本文编号：3611700